歐洲空客(Airbus)和美國(guó)波音(Boeing)等主要航空原始設(shè)備制造商已顯示出在航空領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用復(fù)合材料的潛力,而美國(guó)宇航局(NASA)則一直在尋求復(fù)合材料制造商為火箭和其他航天器提供創(chuàng)新的復(fù)合材料解決方案。
波音公司開(kāi)發(fā)的每一代新飛機(jī)中復(fù)合材料的比例都在增加,其中波音787夢(mèng)幻客機(jī)的復(fù)合材料比例最高超過(guò)了50%。波音787夢(mèng)幻客機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件是由更多的碳纖維“夾芯”復(fù)合材料和先進(jìn)的碳纖維層壓材料制成的,從而擺脫了陳舊的玻璃纖維復(fù)合材料。
另一方面,芳綸纖維廣泛用于建造前緣和后緣機(jī)翼組件以及非常堅(jiān)硬、非常輕的艙壁、燃料箱和地板。此外,由嵌入普通基體材料中的高強(qiáng)度剛性纖維組合而成的先進(jìn)復(fù)合材料也廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)。
作為最大的復(fù)合材料終端應(yīng)用市場(chǎng),汽車(chē)行業(yè)對(duì)復(fù)合材料并不陌生。除了開(kāi)創(chuàng)性的車(chē)輛設(shè)計(jì),復(fù)合材料還有助于使車(chē)輛更輕、更省油。汽車(chē)需要可靠、同步的機(jī)構(gòu),其部件能夠承受摩擦、腐蝕和溫度波動(dòng)。
設(shè)計(jì)或生產(chǎn)中的不準(zhǔn)確將影響性能,并可能造成制造商的業(yè)務(wù)損失。與金屬鋼相比,復(fù)合材料的性能能夠滿(mǎn)足并超過(guò)汽車(chē)行業(yè)的需求。這些獨(dú)特性包括:
1.低熱膨脹系數(shù)
2.優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性,可保持形狀和可靠性
3.在潮濕和干燥條件下的耐腐蝕性能
4.高沖擊強(qiáng)度,可承受重復(fù)使用
5.相對(duì)較輕的重量,以減少車(chē)輛的整體質(zhì)量
6.隔音效果更好,性能更佳
7.對(duì)油漆的接受性,包括滿(mǎn)足A級(jí)表面要求、油漆和烘烤工藝的能力
8.易于制造,成本相對(duì)較低
復(fù)合材料在汽車(chē)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)中典型應(yīng)用
截止目前,復(fù)合材料已經(jīng)廣泛用于一系列汽車(chē)結(jié)構(gòu)零部件,從前照燈的前照燈外殼到發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的電氣和隔熱部件,再到汽車(chē)車(chē)身外部零件、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和裝飾部件。以下列舉復(fù)合材料在汽車(chē)零部件中的常見(jiàn)應(yīng)用:
1.導(dǎo)流板和擾流板
2.進(jìn)氣歧管
3.電池外殼和蓋
4.保險(xiǎn)杠和保險(xiǎn)杠橫梁
5.氣缸蓋(如氣門(mén)、搖臂、凸輪)蓋
6.車(chē)窗/天窗框架
7.前端格柵開(kāi)口板
8.前向前照燈的殼體
9.隔熱板(例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器)
10.支柱和覆蓋物
最近,Palari Group 建立了可持續(xù)的 3D 打印社區(qū)和房屋。Mighty Buildings 是一家建筑技術(shù)公司,使用 3D 打印、機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)打造了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且可持續(xù)的住宅。房屋的基本組成部分是 Mighty Panel,這是一種 3D 打印的 100% 聚合物復(fù)合材料板,具有結(jié)構(gòu)、絕緣、MEP 集成、空氣/濕氣/防火屏障和內(nèi)部/外部飾面。Mighty Buildings 在其工廠(chǎng)打印單個(gè)面板,然后在建筑工地將它們組裝成房屋。
在建筑領(lǐng)域,碳纖維的高強(qiáng)度特性正在發(fā)揮積極作用。碳纖維強(qiáng)度極高、柔軟易鋪,可用于修補(bǔ)加固建筑物,使其如同全新建筑物。
碳纖維層壓板廣泛用于提高樓板和柱子的承重。此外,碳纖維可以抵抗地震損壞,因此還可用于新建建筑物的結(jié)構(gòu)加固,也可以作為鋼筋預(yù)制件的替代品。
多功能儲(chǔ)能復(fù)合材料 (MESC)是通過(guò)將電池層嵌入結(jié)構(gòu)中,互鎖鉚釘固定電池層,有助于提高機(jī)械性能。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試顯示:MESC 可具有與其他材料相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)行為。而與軟包電池相比,在 60% 的封裝效率下,MESC 獲得了 15 倍的機(jī)械剛度。
復(fù)合材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的其他代表性應(yīng)用包括:
1.航空航天用氫氣罐
2.氫燃料電池系統(tǒng)
3.天然復(fù)合材料材質(zhì)電池
由玻璃纖維、芳綸或碳纖維制成的復(fù)合材料越來(lái)越多地被考慮用于預(yù)張緊、后張緊或增強(qiáng)混凝土。為了取代腐蝕鋼筋,F(xiàn)RP 系統(tǒng)最終可能用于混凝土橋面或其他室外混凝土地板結(jié)構(gòu)。
耐腐蝕特性是碳纖維在基建領(lǐng)域備受青睞的主要因素之一。碳纖維不會(huì)腐蝕生銹,因此碳纖維混凝土層可以減薄很多,因?yàn)椴恍枰皲撔疽粯涌紤]防腐,這樣極大減少了建筑物的混凝土使用量,同時(shí)還附帶其它益處,譬如減少成本,加快施工進(jìn)度,縮短干燥時(shí)間等。此外,因?yàn)榫哂辛己玫膶?dǎo)電性,碳纖維可用于屏蔽電磁干擾,可以傳遞樓宇參數(shù)信息,成為智能樓宇不可分割的一部分。
通過(guò)制造能夠利用可持續(xù)能源的結(jié)構(gòu),復(fù)合材料在可再生能源中的使用將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。與金屬結(jié)構(gòu)相比,重量更輕、運(yùn)輸和安裝成本更低,最重要的是,結(jié)構(gòu)整個(gè)生命周期內(nèi)的維護(hù)成本更低,這些因素已經(jīng)將復(fù)合材料定位為事實(shí)上的材料,可為大型項(xiàng)目提供經(jīng)濟(jì)的解決方案。
風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的輕量化和復(fù)雜的翼型形狀使復(fù)合材料成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,使用的模具設(shè)計(jì)用于以最少的勞動(dòng)力經(jīng)濟(jì)地制造葉片。目前的研究和開(kāi)發(fā)旨在滿(mǎn)足陸基和離岸系統(tǒng)渦輪和轉(zhuǎn)子葉片所需的尺寸增加。
幾十年來(lái),F(xiàn)RP 復(fù)合材料已成功用于海洋應(yīng)用領(lǐng)域,例如雷達(dá)罩和質(zhì)量結(jié)構(gòu)、超級(jí)游艇、工作船和休閑船。最近,F(xiàn)RP已用于不太知名的應(yīng)用,例如軸承、螺旋槳、商業(yè)艙蓋、排氣裝置和頂部結(jié)構(gòu)。
玻璃纖維復(fù)合材料在海洋應(yīng)用中的使用是GRP應(yīng)用的第一個(gè)重要領(lǐng)域之一。它徹底改變了在多個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)和制造大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的能力。船舶在英國(guó)通過(guò)多種工藝制造,包括手工鋪設(shè)的 GRP、樹(shù)脂灌注、熱塑性塑料和用于競(jìng)賽游艇的高性能碳纖維預(yù)浸料。
GRP 在船舶應(yīng)用中的主要優(yōu)點(diǎn)是:
1.耐環(huán)境性,包括免于腐爛、耐腐蝕等
2.能夠加工無(wú)縫的、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
3.能夠調(diào)整強(qiáng)度以適應(yīng)負(fù)載條件
4.出色的強(qiáng)度重量特性——GRP 海洋結(jié)構(gòu)的重量通常是同等鋼結(jié)構(gòu)的一半
5.低維護(hù)和易于維修
6.優(yōu)異的耐用性
賽艇比任何其他海洋結(jié)構(gòu)物更廣泛地使用復(fù)合材料。由于特殊要求,所用材料不是典型的海洋建筑材料。最小重量和最大剛度在其設(shè)計(jì)中至關(guān)重要,以便能夠以最大速度航行,并抵抗海浪和海洋環(huán)境中其他因素的影響。
碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料通常用于以蜂窩或泡沫為芯的船體、框架、龍骨、桅桿、桿和吊桿、碳絞盤(pán)卷筒和軸系。在不同的國(guó)際航行條件下,使用FRP有助于提高性能,并將航行缺陷和故障的危險(xiǎn)降至最低。
復(fù)合材料管道系統(tǒng)在化工廠(chǎng)中的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò) 25 年。20世紀(jì)70年代,復(fù)合材料在工業(yè)應(yīng)用中的使用變得廣泛。如今,復(fù)合材料管道和儲(chǔ)罐的安裝在地上和地下、商業(yè)、市政和住宅應(yīng)用中呈上升趨勢(shì)。隨著新化工設(shè)施的開(kāi)發(fā)和舊設(shè)施的擴(kuò)大,低成本天然氣正在進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)。
復(fù)合材料管道典型應(yīng)用及產(chǎn)品包括:
空氣污染控制;水產(chǎn)養(yǎng)殖;化學(xué)加工;海水淡化;石油和天然氣;水和廢水處理;管道;管件和襯里;管道系統(tǒng);油箱內(nèi)襯;儲(chǔ)油罐;工藝容器;洗滌器;閥門(mén)。
一直以來(lái),碳纖維在體育用品領(lǐng)域的表現(xiàn)都很突出,從賽車(chē)到滑雪、高爾夫、垂釣以及網(wǎng)球,碳纖維均得到廣泛應(yīng)用。隨著碳纖維日益普及以及價(jià)格回落,已在體育用品中得到更多應(yīng)用。
現(xiàn)在,許多球拍、滑雪板、雪橇、曲棍球棍、釣竿、高爾夫球桿、自行車(chē)、沖浪板、風(fēng)箏、鞋子以及其它體育產(chǎn)品均采用了碳纖維。
目前,在10項(xiàng)最受歡迎的戶(hù)外運(yùn)動(dòng)和休閑活動(dòng)中,有 7 種產(chǎn)品使用了復(fù)合材料。玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料繼續(xù)在釣魚(yú)竿、網(wǎng)球拍、皮劃艇槳的翼梁/軸、帆板桅桿和板、曲棍球棒、風(fēng)箏和自行車(chē)車(chē)把中取代木材和金屬。
運(yùn)輸行業(yè)有一種趨勢(shì)是使用更大的車(chē)輛。無(wú)論是公共汽車(chē)、火車(chē)還是鉸接式卡車(chē),想法都很簡(jiǎn)單:攜帶更多的貨物。面臨的挑戰(zhàn)是找到安全承載更大負(fù)載的方法,同時(shí)節(jié)省燃料并減少對(duì)環(huán)境的影響。復(fù)合材料為這一挑戰(zhàn)提供了令人印象深刻的答案。
長(zhǎng)期以來(lái)汽車(chē)和運(yùn)輸行業(yè)在復(fù)合材料市場(chǎng)中占有較大份額,該行業(yè)致力于遵守嚴(yán)格的法規(guī),例如美國(guó)和歐洲政府制定的平均燃油效率(CAFE)標(biāo)準(zhǔn)和歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)(EES)。為了減少對(duì)全球氣候造成不利影響的二氧化碳(CO2)排放,這些地區(qū)的汽車(chē)制造商正在集中精力生產(chǎn)具有復(fù)合材料的輕型汽車(chē),以符合政府法規(guī)并提高汽車(chē)的燃油效率。
此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)搜集整理編譯,文章不用于商業(yè)目的,僅供行業(yè)人士交流,引用請(qǐng)注明出處。
文章源自:江門(mén)復(fù)合材料 http://www.zsonline.com.cn/
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【專(zhuān)題綜述】海洋工程用復(fù)合材料性能要求與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)解讀
引言海洋工程是全球能源開(kāi)發(fā)和科技進(jìn)步的重要領(lǐng)域,覆蓋深海采礦、海上風(fēng)電、浮式平臺(tái)等多種應(yīng)用場(chǎng)景。因其環(huán)境復(fù)雜多變,復(fù)合材料需滿(mǎn)足高強(qiáng)度、耐腐蝕、輕量化等多重性能要求,同時(shí)還需經(jīng)受長(zhǎng)期的鹽霧、高濕、紫外線(xiàn)及溫差考驗(yàn)。本文從性能要求和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)兩方面入手,詳細(xì)解讀海洋工程用復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證邏輯,為行業(yè)
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【國(guó)內(nèi)資訊】“以竹代塑”:一條綠色低碳環(huán)保產(chǎn)業(yè)新賽道
近日,國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)印發(fā)《加快“以竹代塑”發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》,提出到2025年,“以竹代塑”產(chǎn)業(yè)體系初步建立,與2022年相比,“以竹代塑”主要產(chǎn)品綜合附加值提高20%以上,竹材綜合利用率提高20個(gè)百分點(diǎn),讓人們對(duì)“以竹代塑”有了更多期待。至此,“以竹代塑”開(kāi)始進(jìn)入發(fā)展“快車(chē)道”。我國(guó)竹資源豐富,產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)?/p>
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防彈纖維復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀綜述
1 引言早在19世紀(jì)末,受絲綢手絹成功攔截子彈事件的啟發(fā),美國(guó)物理學(xué)家古德法羅,就已經(jīng)開(kāi)始嘗試用絲綢類(lèi)纖維制作軟質(zhì)防彈衣,之后學(xué)者在他研究的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步制作出了能抵御當(dāng)時(shí)年代大部分的低速子彈的商用軟質(zhì)防彈衣;一戰(zhàn)時(shí)誕生的坦克主裝甲僅由鋼板組成,而陶瓷/纖維增強(qiáng)復(fù)合材料則成為了現(xiàn)代坦克裝甲里至關(guān)重要
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智能的本質(zhì)不僅僅是物理和數(shù)理
智能的本質(zhì)不僅僅是物理和數(shù)理的表現(xiàn),它涉及到多個(gè)維度,包括認(rèn)知、情感、社會(huì)互動(dòng)以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)等方面。傳統(tǒng)上,智能往往與解決問(wèn)題、抽象思維、計(jì)算能力等數(shù)理和邏輯的層面相聯(lián)系,如數(shù)學(xué)和物理中的推理過(guò)程,或是機(jī)器學(xué)習(xí)中的算法優(yōu)化,都是智能的一部分。然而,智能不僅僅體現(xiàn)在這些硬性領(lǐng)域,它還包括許多其它領(lǐng)域